专利名称：基于散射测量数据确定工艺参数值的方法
技术领域：
本发明涉及光刻装置和方法。
背景技术：
光刻装置是一种将期望的图案施加到基板的靶部上的机器。光刻装置可以用在例如集成电路(IC)的制作中。在此种情形中，可以用像掩模这样的构图结构来生成对应于IC其单个层的电路图案，然后将这样的图案成像在基板(例如，硅片)之上的靶部(例如，包括一个或多个电路小片的一部分)上，基板具有辐射敏感材料层(抗蚀剂)。通常，单个基板都包含有由相邻靶部组成的网格，这些靶部要陆续进行曝光。已知的光刻装置包括通常所说的步进器和通常所说的扫描器，在通常所说的步进器内，每个靶部都是通过在该靶部上一次曝光整个图案来进行照射；在通常所说的扫描器内，每个靶部都是通过沿给定方向(“扫描”方向)用投射光束扫描图案，同时平行于或反向平行于该方向扫描基板来进行照射。
尽管在本文中，具体参考光刻装置在制作IC时的应用，但是应当理解，在此描述的光刻装置可以具有其它应用。例如，它可用于集成光学系统的制造，用于磁畴存储器、液晶显示板(LCD)、薄膜磁头等的引导和监测图案等。本领域的技术人员将理解，在这种可替换的应用范围中，此处使用的任何术语“晶片”(wafer)或“电路小片”(die)应被认为是分别与更普遍的术语“基板”(substrate)或“靶部”(targetportion)同义。此处所指的基板可以在曝光之前或曝光之后在例如导轨(track)(是一种通常用来将抗蚀剂层施加到基板上并对曝光的抗蚀剂进行显影的工具)内，或在度量或检查工具内加工。只要适用，此处的公开可以应用到这些以及其他的基板加工工具。另外，可以对基板加工不止一次，例如为了产生多层的IC，从而此处使用的术语“基板”还可以指的是已经包含了多个处理过的层的基板。
这里使用的术语“辐射”和“射束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如，具有365、248、193、157或126nm的波长)和远紫外线(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围内的波长)，及粒子束，像离子束或电子束。
这里使用的术语“构图结构”应广意地解释为指的是能够用来给辐射束(例如，投射束)赋予带图案的横截面，从而例如在基板的靶部内生成图案的结构。应当注意，赋予给射束的图案可能不精确地符合于在基板靶部内期望的图案。通常，赋予给射束的图案与在靶部中生成的器件的特殊功能层相应，如集成电路。
构图结构可以是透射型或反射型。构图结构的例子包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程LCD板。掩模的概念在光刻中是公知的，包括如二进制型、交替相移型和衰减的相移类型、以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的一个例子是利用微小反射镜的矩阵排列，每个微小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射辐射束；以这种方式，对反射的射束进行构图。
支撑结构支撑着即承受构图结构的重量。支撑结构依据构图结构的定向、光刻装置的设计以及其他的条件，例如像构图结构是否保持在真空环境内，来保持着构图结构。支撑可以采用机械夹持、真空、或者其他夹持技术，例如真空条件下的静电夹持。支撑结构可以是例如框架或台，随需要可以固定或者移动，并且可以确保构图结构处于理想的位置上，例如相对于投射系统。这里任意使用的术语“划线板”或“掩模”可以被认为是与更普遍的术语“构图结构”同义。
这里使用的术语“投射系统”应当被宽泛地解释为涵盖各种类型的投射系统，包括折射光学系统、反射光学系统以及反射折射光学系统，只要它们适合于例如所用的曝光辐射，或者适合于其他的因素比如使用的浸液或使用的真空。这里任意使用的术语“镜头”可以被认为是与更普遍的术语“投射系统”同义。
照明系统也可以涵盖各种类型的光学部件，包括配置用来引导、成形或者控制辐射的投射束的折射、反射以及反射折射光学部件，而且这些部件也可以在下面共同或单独称作“镜头”。
光刻装置可以是具有两个基板台(双级)或者更多基板台(和/或两个或者更多掩模台)的类型。在这种“多级”机器中，可以并行使用这些附加台，或者可以在一个或者多个台上进行准备步骤，而一个或者多个其它台用于曝光。
光刻装置还可以是这种类型，即其中基板浸没在具有相对较高折射率的液体例如水中，以填满投射系统的最后一个元件与基板之间的空间。浸液还可以应用到光刻装置内的其他空间，例如，掩模与投射系统的第一个元件之间的空间。可以采用浸没技术来提高投射系统的数值孔径。
目前，朝向更小的设计特征和更高的器件密度的连续发展趋势需要更高分辨率的光刻技术。为了满足这些需要，期望能够尽可能多地在细节上控制光刻工艺。需要精确监测和控制的其中两个最重要的工艺参数是剂量(dose)和焦距(focus)。通常，通过测量临界尺寸(critical dimension)(CD)的变异(variation)来监测和控制这些参数。然而，在测量CD变异时，很难区分出剂量和焦距数据。
通常，使用专用部件或多个部件与专用的度量衡或费时的度量衡相组合。焦距例如可以用相移焦距监测器确定。焦距出现误差时会导致重叠误差，而重叠误差可以用重叠读出工具很容易地检测到。在第二种技术中，通过使用线端缩短的概念来实现对焦距的监测。然而，使用这种技术时，散焦的迹象非常难以确定。另外，大部分当前技术只适用于试验结构。
因此，对光刻装置曝光的图案的质量进行监控就需要一种快速稳定的技术，这种技术可以用在要曝光的所有类型的基板(像试验晶片或产品晶片)之上的很多位置处，例如芯片区域内部或刻线上。一种称作散射测量的光度量技术可以在一定程度上满足这些要求。这里使用的术语“光学”和“光”涵盖所有类型的电磁辐射，包括波长为400-1500nm的光、紫外(UV)辐射(例如，具有365、248、193、157或126nm的波长)和远紫外线(EUV)辐射(例如，具有5-20nm范围内的波长)，及粒子束，像离子束或电子束。
在散射测量中，光束被朝向一个靶引导，该靶通常是一种专门设计的结构，像衍射光栅。然后，靶反射、折射和/或衍射光。最终，来自靶的光可以被含有合适传感器的探测器探测出。探测器的探测可以是反射的或是透射的，用以测量衍射光和/或非衍射光。对于入射光，即被引导到靶处的光，可以同时改变一组或多组性质。这里使用的术语“散射测量”和“散射计”涵盖能够产生光并在光与靶相互作用后分析光的、所有类型的测量技术和测量工具。术语“散射计”包括例如偏振光椭圆率测量仪和扫描电子显微镜(SEM)。这里使用的术语“光谱”涵盖在光与靶相互作用后能够被探测的所有类型的格式。因此，它包括由SEM中的散射电子生成的图像。
传统上散射测量被用来确定工艺参数的值，像焦距和剂量。然而，对工艺参数与散射测量参数之间的关系，通常会作出几种假设。这些假设的关系的例子有焦距与侧壁角(线形结构侧面的斜率)间的线性关系，以及剂量与半CD(线形结构在其一半高度处的宽度)之间的线性关系。实际上，一个单个的散射测量参数与工艺参数像焦距或剂量之间的关系可能并不是唯一的。可能除焦距之外，例如其它效应对侧壁角的性质也有贡献。按照上述的假设，这些效应将被妄自解释为焦距。
探测出的光谱(或者，在使用粒子束的情形下，探测出的信号可以是图像而不是光谱)通过与存储在数据库内的数据进行比较来加以分析。在探测出的光谱与数据库内的光谱之间的所谓“最佳匹配”确定了能够最佳地描述靶结构的参数值。为了光刻的目的，识别出的参数值，即焦距和剂量可以被应用于提高光刻装置的性能。对光刻工艺参数控制和监测的质量显著地依赖于数据库的质量。数据库内通常装有通过为不同的散射测量参数计算值而构建的理论光谱，这些散射测量参数例如有光栅参数像光栅高度、线宽和侧壁角，不同的基板参数，例如材料性质及与早先处理的基板内的层有关的性质。容易理解，生成极其可靠的数据库很耗时而且非常复杂，尤其当要曝光的基板的性质经常变化时。
另外，散射测量参数，像下伏层的厚度和所用材料的光学常数，在制造情形中都是极其难以确定地。为此，已经建议使用经验数据，即试验获得的数据。(例如，参看Allgair等人的Yield Management Solutions，Summer 2002，pp8-13)。在这个例子中，经验数据库是由具有多种结构的一个基板产生的，该基板用涵盖要控制的处理空间(process space)的、一组变化的工艺参数加以处理。然而，如该参考文献中提到的，由于对工艺参数所需的控制水平以及由“自然变化”，即非故意诱导的变化引起的噪声的重要影响，这些结构的特性并非是无足轻重的。
发明内容
本发明的实施方案包括用于确定至少一个与利用经验数据的光刻方法有关工艺参数的方法。一种实施方案提供了一种用于确定至少一个工艺参数的方法，该方法包括从设置在校准目标上的多个校准标记结构组中得到校准测量数据，所述的多个校准标记结构组中的每个都包括至少一个校准标记结构，不同校准标记结构组中的校准标记结构采用所述至少一个工艺参数的不同已知值来生成；通过使用所述至少一个工艺参数的所述已知值并对所述校准测量数据利用回归技术，来确定数学模型，所述数学模型包括若干个回归系数；从设置在目标上的至少一个标记结构得到测量值，所述至少一个标记结构是使用所述至少一个工艺参数的未知值来制作的；以及通过利用所述数学模型的所述回归系数，从所述得到的测量数据为所述目标确定所述至少一个工艺参数的未知值。
在本发明的另一个实施方案中，提供一种用于确定至少一个工艺参数的系统，该系统包括探测器，布置用来从设置在校准目标上的多个校准标记结构组中得到校准测量数据，所述的多个校准标记结构组中的每个都包括至少一个校准标记结构，不同校准标记结构组中的校准标记结构是采用所述至少一个工艺参数的不同已知值来生成的；处理器单元，存储一数学模型，该数学模型是通过使用所述至少一个工艺参数的所述已知值并对所述校准测量数据应用回归技术而确定的，所述数学模型包括若干个回归系数；所述处理器单元布置用来从设置在目标上的至少一个标记结构得到测量数据，所述至少一个标记结构使用所述至少一个工艺参数的未知值来制作，并用来通过利用所述数学模型的所述回归系数，从所述得到的测量数据中为所述目标确定所述至少一个工艺参数的该未知值。
在本发明的一个实施方案中，该系统包括光刻装置，该光刻装置包括照明系统，配置用来提供辐射的投射束；支撑结构，配置用来支撑构图结构，该构图结构用来给辐射束在横截面内赋予图案；基板台，配置用来安放基板；以及投射系统，配置用来将图案化的光束投射到基板的靶部上。
在本发明的一个实施方案中，提供一种用依照这里公开的本发明的任一个实施方案的方法制造的半导体器件。
在一个实施方案中，该系统包括光刻装置，该光刻装置包括照明系统，配置用来提供辐射束；支撑结构，配置用来支撑构图结构，该构图结构用来给辐射束在横截面内赋予图案；基板台，配置用来安放具有至少一个标记结构的基板；以及投射系统，配置用来将图案化的光束投射到基板的靶部上。
本发明还涉及一种用依照任一个前述实施方案的系统制造的半导体器件。
现在参看所附的示意性附图描述本发明的各个实施方案，所述实施方案仅仅作为例子，在附图中相应的参考符号表示相应的部件，在附图中图1绘出了依照本发明一个实施方案的一种光刻装置；图2绘出了现有技术的散射计；图3绘出了基于数据库的方法的功能流程；图4绘出了使用测量到的校准光谱的、基于数据库的方法的功能流程；图5a、5b示出了依照本发明的一个实施方案，表示两个阶段的功能框图；图6绘出了依照本发明一个实施方案，说明回归概念的功能框图；图7a、7b示出依照本发明的一个实施方案，用谐波划分的概念和用主分量划分的概念；图8a、8b示出依照本发明的一个实施方案，标记结构的不同组合的顶视图；图9绘出了依照本发明一个实施方案的光刻系统。
具体实施例方式
图1示意地表示一种依照本发明的光刻装置。这种装置包括照明系统(照明器)IL，配置用来提供辐射(例如，UV辐射或其他波长的辐射)的投射束PB；第一支撑结构(例如，掩模台)MT，配置用来支撑构图结构(例如，掩模)MA并连接到第一定位设备PM，该第一定位设备PM配置用来相对于投射系统PL精确地定位构图结构。这种装置还包括基板台(例如，晶片台)WT，配置用来安放基板(例如，涂覆抗蚀剂的晶片)W并连接到第二定位设备PW，该第二定位设备PW配置用来相对于投射系统(镜头)PL精确地定位基板，投射系统(例如，折射镜头系统)PL(镜头)配置用来将由构图结构MA赋予给投射束PB的图案成像在基板W的靶部C(例如，包括一个或多个电路小片)上。
如这里所示的，这种装置是透射型的(例如，利用透射掩模)。替代地，该装置可以是反射型的(例如，利用上述提到的可编程反射镜阵列类型)。
照明器IL接收来自于辐射源SO的辐射束。例如当辐射源是受激准分子激光器时，该辐射源和光刻装置可以是分开的实体。在这些情形中，辐射源不被认为形成了光刻装置的一部分，辐射束从辐射源SO发出，在射束输送系统BD的帮助下传到照明器IL，该射束输送系统BD包括例如适当的引导反射镜和/或扩束器。在其他的情形中，例如当辐射源是汞灯时，辐射源可以是装置整体的一部分。辐射源SO和照明器IL，与射束输送系统BD(如果需要)一起可以被称作辐射系统。
照明器IL可以包括调节设备AM，该调节设备AM被配置用来调节射束的角强度分布。一般地，在照射器的光瞳面内至少强度分布的外径范围和/或内径范围(通常分别称作σ-外和σ-内)可以进行调节。另外，照明器IL一般还包括各种其他部件，例如积分器IN和聚光器CO。照明器能够提供在其横截面内具有理想均匀度和强度分布的、经调整处理过的辐射束，称作投射束PB。
投射束PB入射到掩模MA上，掩模MA固定在掩模台MT上。在穿过掩模MA后，投射束PB穿过镜头PL，镜头PL将投射束聚焦在基板W的靶部C上。在第二定位设备PW和位置传感器IF(例如，干涉测量设备)的帮助下，基板台WT可以精确地移动，从而例如将不同的靶部C定位在射束PB的路径中。类似地，第一定位设备PM和另一个位置传感器(在图1中没有明确地示出)可以用来相对于射束PB的路径精确地定位掩模MA，例如在从掩模数据库机械获取之后P9，或者在扫描期间。一般地，目标台MT和WT的移动可以在长冲程模块(粗略定位)和短冲程模块(精确定位)的帮助下得以实现，长冲程模块和短冲程模块可以形成为定位设备PM和PW的一部分。然而，在步进器(与扫描仪相对)的情形中，掩模台MT可以只与短冲程致动器连接，或者可以固定。掩模MA和基板W可以使用掩模对准标记M1、M2和基板对准标记P1、P2对准。
所示的装置可以按照下面优选的方式来使用1.在步进模式中，掩模台MT和基板台WT保持基本不动，而赋予给投射束的整个图案被一下子(即，单次静态曝光)投射到靶部C上。然后，沿X和/或Y方向移动基板台WT，使得可以曝光不同的靶部C。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限定了在单次静态曝光中成像的靶部C的尺寸。
2.在扫描模式中，对掩模台MT和基板台WT同步扫描，同时将赋予给投射束的图案投射到靶部C上(即，单次动态曝光)。基板台WT相对于掩模台MT移动的速度和方向取决于投射系统PL的放大(缩小)倍数和图像反转性质。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限定了在单次动态曝光中靶部的宽度(沿非扫描方向)，而扫描移动的长度确定了靶部的高度(沿扫描方向)。
3.在另一种模式中，掩模台MT保持基本不动，安放着可编程构图结构，而基板台WT被移动或被扫描，同时将赋予给投射束的图案投射到靶部C上。在这种模式中，一般利用脉冲辐射源，而且在基板台WT的每次移动之后或者在扫描期间在连续辐射之间，根据需要对可编程构图结构进行更新。这种操作模式易于应用在采用可编程构图部件，像上面提到的可编程反射镜阵列的无掩模的光刻中。
还可以采用上述使用模式的组合或变异，或是完全不同的使用模式。
图2表示现有技术的散射计。这种散射计包括光源1，光源1引导光束2射向要曝光的基板W上的结构5(一般为某种类型的光栅)，基板W位于基板台WT上。该散射计还包括探测器4。探测器4连接到(微)处理器9，微处理器9连接到存储器10。光束2在定位于基板W表面之上的适当结构5处发生反射和/或衍射。反射光束的光谱被探测器4探测。光束2可以被引导以一定角度射向基板W，如图2所示，但是也可以被引导得垂直于基板W。散射测量的概念有多种，其中被引导到适当结构的光的一组或多组性质可以同时改变。一组性质的例子有一组波长、一组入射角、一组偏振态或一组相位和/或相位差。探测器可以设置用于探测一个前述的组或者前述组的组合，而且探测器可以包括一个或多个传感器以记录反射光和/或衍射光的不同部分。
图3表示在散射计内采用基于数据库的方法的功能概述。该数据库一般可以通过为不同的散射测量参数计算光谱而加以构建，这些散射测量参数例如为结构参数，像结构5内各线的线宽、线高、侧壁角等，这些线下面的各个下伏层(没有构图)的厚度，以及与光束2相互作用的所有材料的光学常数。在对实际的物理结构5测量之前，可能需要定义与该种具体类型的结构5相关的前述参数。对于这些定义的参数中每一个的预定范围，在作业301，用处理器9计算被结构5调制的光的光谱，并将光谱存储在存储器10的光谱数据库内。
然后，如本领域的普通技术人员能理解地，可以对已知的结构进行理论计算。举例来说，当数据库由处理器9填充了足够的光谱，这些光谱足以涵盖要测量的实际结构5的光谱性能的预期范围时，对实际结构5进行测量。随后，该方法进行到作业302，其中处理器9将实际结构5的测量光谱与在存储器10的光谱数据库内的多个存储的光谱进行比较。或者，也可以应用实时匹配。
接着，通过采用插值算法，在作业303，从存储器10提取出“最佳匹配”，并且识别出对应于那些被用来产生提取出的光谱的参数的参数值。举例来说，当测量到的光谱与通过采用参数A的值A1和参数B的值B3而构建的光谱最相似时，处理器9最终给出输出{A1，B3}。
可以采用严格的衍射模拟算法，像严格耦合波分析法(RCWA)来计算光谱数据库中的光谱。这种被用来计算在存储器10的光谱数据库内存储的光谱的复杂算法，在其他方面，可能需要提前了解所用材料的光学性质。实际上，特别是对于产品晶片，在这些性质中只有一些性质的值是已知的，因此一般会采用近似。而且，在制造情形中，下伏层内不同结构的性质并不是充分已知的。因此，常规的基于数据库的方法可能很复杂，而这限制了在制造情形中的日常使用。
在下面的描述中，将参考剂量和焦距作为示例性的工艺参数。然而，应当理解，当使用其他的光刻工艺参数时，可以以类似的方式应用本发明的实施方案。可以采用的工艺参数的其他例子包括例如与剂量有关的导轨参数，划线板上线宽的变化，划线板与划线板的变异，投射镜头的象差，投射镜头的闪耀，以及照明划线板的光的角分布。
图4表示依照本发明的一个实施方案，基于数据库的散射测量方法的功能表示。在这种方法中，直接使用测量到的校准光谱，而不是理论的光谱数据，与在实际物理结构上测量到的光谱进行比较，该实际的物理结构可以例如是一个衍射结构，比如光栅。在对实际的物理结构测量之前，在校准基板上进行校准。
在本发明的一个实施方案中，校准基板设有多个校准结构，每个校准结构具有的形状基本可以与要测量的物理结构相比较。每个校准结构可以在校准基板上具有唯一的位置，并利用工艺参数像焦距和曝光量(剂量)的唯一值的组合来构造。在本发明的一个实施方案中，第一个工艺参数的值横跨基板沿第一方向变化，而第二个工艺参数可以沿基本垂直于第一方向的第二方向变化。在本发明的一个实施方案中，第一个和第二个工艺参数是焦距和剂量。在这种情形中，校准基板称作焦距曝光矩阵(FEM)。在下面的描述中，将参考FEM解释本发明各个实施方案的构思。然而，可以理解，在本发明的其他实施方案中也可以采用替代的矩阵。
在本发明的一个实施方案中，该方法开始于作业401，其中用FEM测量校准光谱，然后将校准光谱和与用于制造该光谱的焦距和剂量的值有关的信息一起存储在存储器10内。接着，测量入射到实际的物理结构上的光的光谱。然后，在作业402，将这个测量到的光谱与存储在存储器10内的光谱相比较。接着该方法进行到作业403，其中从存储器10提取出“最佳匹配”。在此阶段，从提取出的光谱得到剂量和焦距的值。举例来说，在图4中，在所述测量到的光谱与在由FEM提供的结构上测量到的光谱之间的“最佳匹配”被确定为是对应于焦距的值F2和曝光量(剂量)的值E2的光谱。
可以理解，如图4所示的至少一些实施方案的一个潜在优点是为了确定所述参数并不需要预先了解材料的光学性质。
然而，如在上面描述的任何一种基于数据库的方法中那样，对选择的工艺参数所确定的值是离散化的。另外，在校准作业中由“自然变异”，即非故意诱导的变异引入的噪声可能会对选择的工艺参数的值的识别产生显著的影响。理想的是将由这种自然变异引起的对识别的干扰降至最低。
自然变异产生的来源可以如下。在扫描仪中，自然变异可能与随机焦距和曝光剂量的误差有关，对于每一具有唯一焦距&剂量设定的单次曝光而言，随机焦距和曝光剂量的误差并不相同。在导轨中，自然变异可能与晶片上不均匀的处理有关(这与剂量是部分有关的)。在晶片中，自然变异可能与晶片上不均匀的下伏层有关。在散射计中，自然变异可能与热、机械和电学噪声有关。
图5a、5b示出本发明一个实施方案的功能框图。在这个实施方案中，通过在校准阶段利用回归技术(regression technique)，使用校准光谱形成一个数学模型。接着，在操作阶段通过利用得到的数学模型，得出用来制作进行测量的实际结构的工艺参数。图5a表示在本发明一个这样的实施方案中，在校准阶段所用的方法。该方法开始于作业501，其中用多个校准结构测量校准光谱，并将校准光谱存储在存储器10内。这些校准结构用已知的一组工艺参数加以构建，对于每个校准结构，这些工艺参数都是不同的。例如，当这些工艺参数是焦距和剂量时，该方法首先用FEM测量校准结构，并且将测量到的光谱存储在存储器10内。
然后，该方法进行到作业502，其中用连接到存储器10的处理器对存储的校准光谱进行回归分析。这种处理器在本发明的一个实施方案中可以是处理器9，在本发明的其他实施方案中，还可以是不同的处理器。接着，该方法进行到作业503，其中确定存储在存储器内的数学模型。该数学模型定义了校准光谱与用于制造在其上测量该校准光谱的校准结构的工艺参数之间的关系。这种存储器在本发明的一个实施方案中可以是连接到处理器的存储器10，但是在本发明其他的实施方案中也可以是连接到处理器的不同的存储器。
图5b示出依照本发明一个实施方案的方法，该方法可以由处理器9执行，其使用所述获得的模型根据在基板上的“实际”结构上进行的测量来得出选择的工艺参数的值。该方法开始于作业511，其中对基板之上的“实际”结构测量响应信号。测量到的信号可以是光谱，用作模型的输入。然后，该方法进行到作业512，其中确定所选择的工艺参数的期望值。接着，该方法进行到作业513，其中在光刻工艺中或者人工或者自动地使用所确定的工艺参数，以校正例如光刻装置的外部设定，像剂量设定、焦距设定、定位设定(例如，基板台WT的移动)等。
可以理解，在本发明的各个实施方案中，可以将自然变异的效应降至最低。因为选择的工艺参数的自然变异是包含在校准过程中，所以生成的模型可以独立于该工艺参数的自然变异。为了更好地将自然变异的效应降至最低，理想的是使用随机变异(例如，校准晶片可以被制造得使用随机变异)。而且，如果工艺参数的自然变异是已知的话，那么在校准阶段形成模型时可以将该自然变异用作单独的输入。这里，“单独的”输入指的是另外的输入，或者指的是该输入可以替代那些故意诱导的工艺偏差。
在本发明的一个实施方案中，回归法中所用的回归技术可以是线性或非线性的。在本发明的一个实施方案中，还可以使用神经网络。这些技术可以应用于在模型的校准点之间提供插值，和/或减少噪声。
图6表示依照本发明另一个实施方案的回归技术的功能框图。这种构思基于的是迭代过程，其中使用测量到的响应信号X和一组预测参数Y来计算回归系数b，由此形成数学模型，回归系数b结合了X和Y。预测参数Y是与检查中的工艺参数有关的参数。该方法开始于作业601，其中提供一组预测参数Y，该方法然后进行到作业603，其中测量基板之上结构的响应信号X。预测参数Y和测量到的响应信号X都用作数学模型的输入，在作业605，计算模型化了的回归系数b。然后，在作业607，核查所有回归系数b的重要性(significance)。这个控制作业确定该数学模型是否健壮。在作业609，从数学模型中去除意义并不重要的回归系数，并用数目减少的回归系数重复回归。一直重复作业605和607，直到数学模型中所有的回归系数都很重要。接下来，该方法进行到作业611，其中使用回归的结果来为新的响应信号X确定预测参数Y。
在本发明的一个实施方案中，可以采用线性回归(MLR)将数据转变成信息。当响应信号很少时，存在一些合适的情况，有时也称作因子。在这些因子并不显著冗余，也就是共线的情况下，或者当它们与预测参数Y具有很好理解的关系时，MLR是非常有用的。然而，如果这三个条件中的任意一个都不满足，那么MLR是无效的或者不适宜的。本发明的实施方案包括了基于存在一个或多个这样的条件来应用MLR的那些方法。
在本发明的一个实施方案中，使用由散射计测量到的光谱，估算光刻工艺参数，比如剂量和焦距的值。一般地，所述因子包括数以百计而且高度共线的光谱。在此情形下，预测参数Y为光刻工艺参数的值。
图7a、7b示出可以用在本发明实施方案中的分解技术的各个实例。在图7a中示出的第一种技术采用傅立叶分析，该分析所基于的原理是信号可以用基本谐波函数的总和来描述，每个函数以特定的权重因子起左右。例如，图7a中的信号S1、S2、S3和S4分别可以被描述为H1和H2用权重因子[1，-1]、[1，-1/2]、[1，+1/2]和[1，1]作用的和。
第二种技术是一种类似的技术，其基于的原理是信号可以用若干主分量的总和描述，每个主分量以特定的权重因子起作用。主分量的数目可以改变。图7b示出四个示例性的散射测量光谱(F1、F2、F3和F4)，该四个光谱可以通过分别用权重因子[1，-1]、[1，-1/2]、[1，+1/2]和[1，1]组合主分量PC1和PC2来描述。在本发明的用于回归分析的一个实施方案中，可以利用类似于上述提到的但不限于这些实例的分解技术。例如，在主分量回归(PCR)的情形中，从测量到的响应信号X提取出的主分量可以替代如图6所示的X因子，用作数学模型的输入。
除这两种描述的分解技术之外，在本发明的实施方案中还可以采用其他的分解技术。这些技术的实例包括基于局部最小二乘法(PLS)模型化和非线性PLS模型化的概念的分解技术，例如像Wold等人在Chemometrics and IntelligentLaboratory Systems，7(1989)53-65中描述的那样。
在本发明的一个实施方案中，在将光谱数据馈送给模型之前，可以进行某种类型的预处理。预处理可以改善模型的结果。适用于本发明的预处理操作的例子有减去平均值，除以标准偏差，加权或选择散射测量变量，比如角度、波长和偏振态。结果，在数据馈送给模型之前，就可以去除某些波长处的数据。
在本发明的各个实施方案中，在校准过程和测量过程中都可以采用不止一类的标记结构。因而，本发明适用于多个校准结构组，其中每组包括一个或多个(不同的)校准结构，而且每个校准结构组内的校准结构的数目可以是不同的。另外，这些校准结构组内和/或两两校准结构组之间，校准结构可以是不同的。理想的是，在每组内，不同类型的标记结构在校准基板上彼此紧密临近地定位。而且，还希望，校准测量和样品测量至少在一些方面是基本相同的(例如，相同的预处理、相同的标记或标记组合、和/或相同的晶片类型)。在这些标记上所得到的光谱在被数学模型使用之前，可以彼此附加起来(append)。但是，在本发明的一个实施方案中，借助于某种类型的数学运算，也可以将这些光谱组合起来，从而得到一种可以被模型使用的组合“光谱”。
图8a、8b示出可以用在本发明的实施方案中的设有组合的标记结构的校准基板801的顶视图。在图8a中，第一标记结构802包括在若干个未构图层的顶上形成的图案。第二标记结构803不包括所述图案，而仅由未构图层形成。在图8a中，只示出了一个具有第一和第二标记结构802、803的组。但是，为了实施本发明的校准方法，对不同组采用不同工艺参数，在相同的校准基板801上制作出几个这样的组。在散射测量中，第二标记结构803只反射未构图层内的变异，而第一标记结构802的图案在这些未构图层的贡献上增加它自己的贡献。在第二标记结构803上得到的散射测量结果可以被用来在第一标记结构802上得到的散射测量结果中削减未构图层的贡献。可以实施这种削减操作的例子包括从第一标记结构802的光谱减去第二标记结构803的光谱，使第二标记结构803的光谱与第一标记结构802的光谱保持一致，然后将余项用作数学模型的输入。
在图8b中，示出了依照本发明一个实施方案，由基板801上的两个标记结构构成的组的不同组合。虽然图8b示出的是一个组，但是为了实施本发明的方法，可以对不同组采用不同的工艺参数，在基板上制作出多个这样的组。第一标记结构802包括例如与图8a的第一标记结构802相同的图案。然而，与图8a的第二标记结构803不同，在图8b中示出的第二标记结构804被图案化。在本发明的这个实施方案中，标记结构802、804都被图案化，但每个标记结构的图案是不同的。因为这些标记结构对光刻工艺参数具有不同的敏感度，所以就可以更好地分开这些工艺参数。可以理解，在本发明的其他实施方案中，还可以利用图案化标记结构的其他组合。在本发明的一个实施方案中，可以使用不止两个标记结构。
当焦距是采用这里公开的一个实施方案测量的工艺参数之一时，通过利用下面技术之一还可以进一步优化。在本发明的一个实施方案中，为了产生每纳米散焦的光谱形状的更大变化，可以使用更小的标记结构，这是由于这些结构具有较小的聚焦深度。在本发明的另一个实施方案中，为了提高对焦距变化的敏感度，可以使用具有更多侧壁的结构，例如，使用半隔离的接触孔或半隔离的点来代替使用线。在本发明的另一个实施方案中，还可以使用一种在散焦下能表现出更大光谱变化的抗蚀剂。然而，在制造情形中，这个选择可能不适用。
应当理解，任何类型的基板，例如产品晶片或测试晶片，都可以在本发明的实施方案的应用中使用。还应当理解，要测量的实际的物理结构根据应用的需要，可以放置在基板之上的任何位置上，例如，放置在芯片面积内部或放置在刻线上。另外，在本发明的一些实施方案中，散射计的光点可以与芯片面积或曝光场一样大。这个尺寸的光点分别能够快速地确定每个芯片的偏移和曝光场。
可能希望的是横跨FEM以滑移的(shuffled)方式安排光刻工艺参数，像焦距和剂量的值。另外，工艺参数还可以从基板的一侧向另一侧增大。因而，由光刻装置外部的源引起的工艺变异会对校准结果产生显著的影响，这些工艺变异通常横跨基板是线性的，和/或相对于基板的中心是旋转对称的。例如，通过横跨FEM滑移这些值，这些外部诱导的工艺参数可以被显著地消除。
在本发明的一个实施方案中，为了限定(qualification)的目的，可以采用微FEM来消除外部诱导的工艺变异。该FEM只覆盖基板的很小一部分。因此，可以假设外部诱导的工艺参数可忽略不计。
在制造过程中，通常一个接一个地处理许多相同的晶片。一旦确定光刻装置对于具体光刻制造过程的最佳设定，那么这些设定必须在严密的控制限度内加以保持。在本发明的一个实施方案中，这些设定用自动进程控制(APC)维持。在这种情形中，将对产品晶片实施规则的测量，从而允许进行反馈控制。
本发明可以分别用于导轨和光刻装置。本发明可以被用来转动(twist)导轨或光刻装置上的旋纽(knob)，而不直接涉及要控制的工艺参数。通过随后测量相关的工艺参数并利用本发明，可以得到这种旋纽转动的效果，并且可以选择旋纽的最佳设定。与过去相比，可以避免采用类似于扫描电子显微术(SEM)和电学线宽测量(ELM)这些技术采用脱机测量来得到期望的信息。
图9表示依照本发明一个实施方案的光刻系统。在这个实施方案中，将用光刻装置901曝光的基板转印(在用导轨显影后)到散射计902上。散射计902连接到包含处理器9和存储器10的控制单元903上。光刻装置901通过使用工艺参数-焦距和剂量的预先设定印刷出适合于散射测量的标记结构，首先生成FEM。然后，将基板传送(910)到散射计902。散射计902测量校准光谱并将测量到的光谱存储(911)在存储器10的校准数据库904内。
接着，光刻装置901用相同的标记结构对产品基板进行构图。然后，将基板传送(912)到散射计902。散射计902测量从标记结构反射的光的光谱，该标记结构由光刻装置901产生。然后，将光谱馈送到(913)可以被处理器9使用的数学模型905。该数学模型905被处理器9使用，以便将存储在校准数据库904内的校准光谱与在标记结构上测量的光谱进行比较，随后，处理器9通过利用回归技术得出要控制的参数的值，像剂量和焦距。
最后，处理器9将得出的这些参数的值提供给光刻装置901。光刻装置901可以采用例如这些得出的值监控在装置内相对于参考状态的偏移。随后，在反馈信号内使用所述得出的值来校正这些偏移。在这种情形中，光刻装置901设置有校正控制单元，该校正控制单元使用施加的校正信号对偏移进行补偿。该校正控制单元903可以被配置用来控制例如基板台WT的高度，以改善焦距。
在本发明的一个替代实施方案中，并不将这些参数的得出值提供给光刻装置901，而是提供给另外的实体，像导轨、计算机终端或显示器。在后者的情形中，负责操作光刻装置901的操作员能够核查例如，这些得出值是否落入控制限度内。在本发明的另一个实施方案中，数学模型905和/或校准数据库904可以设置在与控制单元903不同的实体内。在本发明的一个实施方案中，光刻装置901和散射计902都可以连接在相同的导轨上，以有效地控制光刻装置901的参数。这些得出值还可以用在前馈信号内，从而能够对下一进程作业进行最优地设定。这些得出值可以例如被输送到蚀刻装置，蚀刻装置能够修改其设定以适应于到达的基板。
焦距可校正的效果的例子有改变曝光场内的斜度、改变整个晶片上的偏移以及晶片到晶片的偏移。剂量能够获得校正效果的例子有改变曝光场内的斜度和/或曲率、改变整个晶片上的偏移以及晶片到晶片的偏移。
依照本方法的一个实施方案，不需要复杂的计算，也不需要了解基板的性质，就可以直接使用光谱确定至少一个工艺参数的值。而且，在从光谱中提取相关信息的过程中，数学模型所采用的回归技术可以减小噪声对所需数据的影响。光探测装置可以是散射计。散射计配置用来以快速可靠的方式测量光谱，而且可以用在所有类型的、要曝光的基板之上的很多位置处。
依照本发明的一个实施方案，可以在专门设计的靶上或在芯片面积内的器件图案上完成测量。在本发明的另一个实施方案中，该至少一个工艺参数选自于由焦距、曝光剂量和重叠误差构成的组。还有与剂量有关的参数，像1)与剂量有关的导轨参数(例如，PEB时间/温度)，即具有类似于扫描器曝光剂量的效果的处理作业；2)整个划线板上线宽的变异，或划线板与划线板的变异。这些效应可以用曝光剂量加以校正，而且地可以被模型解释为是曝光剂量。该组所包括的其他工艺参数还有投射镜头的象差、投射镜头的闪耀、以及照射掩模的光的角分布，例如椭圆率。在本发明的一个实施方案中，可以实现为这些参数中的一个参数或多个参数分别确定值，这些参数对于控制光刻进程中很关键的尺寸一致性非常重要。
在本发明的一个实施方案中，数学模型所采用的回归技术选自于下面技术构成的组主分量回归、非线性主分量回归、局部最小二乘法模型化以及非线性局部最小二乘法模型化。
在本发明的一个实施方案中，可以使用的基板包括测试晶片或产品晶片。依据具体的应用，标记结构可以设置在基板之上的任意位置处。因而，标记结构可以定位在芯片面积内或定位在刻线上。当标记结构设置在芯片面积内时，标记结构可以成为该芯片面积内器件图案的一部分。能够自由定位衍射结构或者使用器件结构的一部分提高了本发明方法的通用性。
在本发明的一个实施方案中，标记结构包括衍射光栅。衍射光栅是一种很适合于散射测量应用的结构。
在本发明的另一个实施方案中，这种方法还包括在使用数学模型之前，预处理得到的校准数据和得到的测量数据。预处理的使用通常能够提高数学模型的性能。用于预处理的数学操作可以包括减去平均值、除以标准差、选择光学参数、以及加权光学参数。光学参数的例子有光探测装置所用光束的波长、角度和偏振态。
在本发明的一个实施方案中，基板和校准基板中的至少一个包括至少两个不同的标记结构。在产品基板的情形中，该至少两个标记结构可以是产品标记结构，而在校准基板的情形中，该至少两个标记结构可以是校准标记结构。为了使用词尽量简单化，这里使用的术语“标记结构”指的是这两种情况。当采用预处理时，使用不止一个标记结构是极其有益的。该至少两个标记结构可以彼此紧密靠近地设置，以使该至少两个标记结构之间的距离与标记结构尺寸的量级相同。
在本发明的一个实施方案中，该至少两个标记结构包括第一标记结构和第二标记结构，其中，第一标记结构包括若干个未构图层；第二标记结构包括相同的未构图层，但在该层之上设置有图案。在这个实施方案中，第一标记结构只对未构图层的变异敏感。任何由于未构图层内的变异而引起的光谱变化都可以被探测到，而且可以在对第二标记结构得到的光谱进行分析时使用。
在本发明的另一个实施方案中，该至少两个标记结构包括第一标记结构和第二标记结构。其中，该第一标记结构包括具有隔离线的图案，第二标记结构包括具有密集线或隔离空间的图案。这些标记结构对诸如焦距和剂量的工艺参数可以具有不同的敏感度。结果，可以得到附加信息，这些信息在用数学模型确定工艺参数的值时是有用的。
在一个实施方案中，光刻装置连接到导轨，而且光探测装置是散射计，其连接到相同的导轨。从而，这能够提供一种有效的方式来监控和调整这些参数，使之适合于光刻装置的均匀性能。
本发明的至少一些实施方案结合了对数学模型的性能进行预处理带来的有益影响，和采用不止一个标记结构获取所需信息的优点。合适的数学操作包括减去平均值、除以标准差、选择光学参数、以及加权光学参数。光学参数的例子有光探测装置所用光的波长、角度、偏振态。
在本发明的一个实施方案中，该至少两个校准标记结构包括第一校准标记结构和第二校准标记结构。其中，第一校准标记结构包括若干个未构图层；第二校准标记结构包括相同的未构图层，但在该层之上设置有图案。在这个实施方案中，第一校准标记结构只对未构图层的变异敏感。任何由于未构图层内的变异而引起的光谱变化都可以被探测到，而且可以在对第一校准标记结构得到的光谱进行分析时使用。
在本发明的一个实施方案中，该至少两个校准标记结构包括第一校准标记结构和第二校准标记结构。其中，该第一校准标记结构包括具有隔离线的图案，第二校准标记结构包括具有密集线或隔离空间的图案。这些标记结构对像焦距和剂量的工艺参数可以具有不同的敏感度。结果，可以得到附加信息，这些信息在用数学模型确定工艺参数的值时是有用的。
在本发明各个实施方案的应用中，通常脱机实施校准。在本发明的一个实施方案中，由于不期望出现生产线的阻塞，因此在完成校准之后才联机实施测量。在本发明的一个实施方案中，散射计可以集成在导轨中，以便能够进行联机操作。替代地，可以用独立的散射计对已经完成工艺的几个基板进行测量，同时继续处理。然而，在后者的情形中，反馈间隔显著地增大。当预先已知(例如，通过测量)在用于校准的基板(例如，产品晶片)上存在的自然变异时，那么校准和测量都可以联机进行。
试验结果在一个试验中，对直径为300mm的两类晶片曝光。
第一类是平坦校准晶片，FEM在其上进行曝光。FEM由13个焦距步进(步长30nm)和9个剂量步进(步长0.5mJ/cm2，标称剂量大约为29mJ/cm2)组成。对于每个用唯一焦距和剂量值印刷的结构，用散射计测量光谱。这些光谱与所用的焦距和剂量偏移结合起来生成一个回归模型。
第二类晶片是样品晶片，即要测量的晶片。在这个试验中，测量了两个样品晶片。两个样品晶片都包含刻痕，刻痕是在晶片内故意生成的，以获得更显著的聚焦效果。用焦距和剂量的一种设定曝光覆盖整个晶片的场。由于焦距和剂量内存在的自然变异，如上所述，每个曝光的图案将对应于与设定值稍微不同的焦距和剂量值。随后，用散射计测量印刷的结构。采用由FEM得到的回归模型，将属于样品晶片的印刷结构的每个光谱转化成焦距和剂量值。
将上述提到的回归模型应用到从具有刻痕的样品晶片得到的光谱中，获得焦距和剂量分布。为了验证散射测量结果的准确性，确立与另一种良好设立的方法的相互关系。在这个试验中，这种相关关系只是为剂量而设立的，通过将得到的结果与从所谓的均化验证测试(leveling verification test，LVT)得到的结果来进行比较而建立这种关系，这种方法例如在Valley等人的SPIE USE V.15375-132(2004)中有所讨论。该测试采用具有楔形厚度区域的划线板型基板，该楔形厚度区域例如通过设置大量的小棱柱而形成，每个棱柱固定在适合于测量重叠的标记结构之上。该划线板型基板还包括若干个可以用作参考的“普通的”标记结构。侧向偏移与位于棱柱下面的标记结构的散焦的比值在成像位移与散焦之间产生接近线性的关系。因而，焦距误差转化成重叠误差。在用散射计测量完晶片之后，晶片被剥离、并再涂覆和重新曝光，以用于LVT测量。
LVT数据被插进散射测量栅格内。从表1可以看出，两种技术之间存在着非常好的相互关系。表1给出了用LVT和散射测量对两个样品晶片和两类记录的散射测量光谱(称作α和β2)测量到的焦距之间的变异。这种相互关系呈现为两种技术间的3σ-焦距差(dF)、回归斜率(斜率)和相关系数(R2)。对于两个晶片，相关的结果非常类似，而且并不强烈依赖于所用的光谱类型。散射测量精度的上限由两种技术间的焦距差给出。实际的精度将更好，这是因为LVT也具有一定的不准确性，而且在两次测量之间晶片被再涂覆和重新曝光。
表1散射测量与LVT之间的焦距差在上面的描述中，假设的是在显影之后照射标记结构。然而，也可以使用潜在的标记结构，即被曝光但还未显影的标记结构。潜在的标记可以在曝光之后不久就成像，这是有利的，因为反馈回路可以更快。另外，由于导轨处理还未完成，因此测量数据可以用于给导轨的前馈信号。
尽管上面已经描述了本发明的具体实施方案，但是可以理解，本发明可以以与上述不同的方式实施。本发明的实施方案还包括计算机程序(例如，一组域多组指令或者指令序列)以控制光刻装置实施上述的方法，还包括以机器可读的形式存储一个或多个这种程序的存储介质(例如，磁盘、半导体存储器)。说明书并非旨在限制本发明，例如，本发明可以应用在不同的技术领域，包括像光刻、MRI和雷达应用以及其他领域。然而，将本发明用在光刻领域内是特别有利的，因为光刻的复杂性和高技术性使其很难将所有的参数控制到理想的水平。通过使用本发明，不能直接控制的参数可以得到间接地控制。
权利要求
1.一种用于确定至少一个工艺参数的方法，该方法包括从设置在校准目标上的多个校准标记结构组中得到校准测量数据，所述的多个校准标记结构组中的每个都包括至少一个校准标记结构，不同校准标记结构组中的校准标记结构采用所述至少一个工艺参数的不同已知值来生成；通过使用所述至少一个工艺参数的所述已知值并对所述校准测量数据应用回归技术，确定数学模型，所述数学模型包括若干个回归系数；从设置在目标上的至少一个标记结构得到测量数据，所述至少一个标记结构使用所述至少一个工艺参数的未知值来制作；以及通过利用所述数学模型的所述回归系数，从所述得到的测量数据中为所述目标确定所述至少一个工艺参数的未知值。
2.依照权利要求1的方法，其中所述校准测量数据和所述测量数据用光探测器得到。
3.依照权利要求2的方法，其中所述光探测器是散射计。
4.依照前述任一权利要求的方法，其中数学模型使用的回归技术选自于下组，该组包括主分量回归、非线性主分量回归、局部最小二乘法模型化以及非线性局部最小二乘法模型化。
5.依照前述任一权利要求的方法，其中所述目标是基板。
6.依照权利要求5的方法，其中所述基板包括由测试晶片和产品晶片构成的组中的一个。
7.依照权利要求5或6的方法，其中所述至少一个标记结构定位在所述基板上，位于芯片面积和刻线构成的组中的一个内。
8.依照权利要求7的方法，其中所述至少一个标记结构是位于芯片面积内的器件图案的一部分。
9.依照前述任一权利要求的方法，其中至少一个标记结构包括衍射光栅。
10.依照前述任一权利要求的方法，其中所述方法还包括在利用所述回归系数之前对得到的校准测量数据和得到的测量数据进行预处理。
11.依照权利要求10的方法，其中所述预处理包括对所述数据实施下组中至少一个的数学操作，该组包括减去平均值、除以标准差、选择光学参数以及加权光学参数；其中所述光学参数包括由波长、角度和偏振态构成的一组参数中的至少一个。
12.依照前述任一权利要求的方法，其中所述多个校准标记结构组的每个都包括至少第一校准标记结构和不同的第二校准标记结构。
13.依照权利要求12的方法，其中所述第一校准标记结构包括若干个未构图层，所述第二校准标记结构包括相同的未构图层，但在其之上设置有图案。
14.依照权利要求12或13的方法，其中所述第一校准标记结构包括具有隔离线的图案，所述第二校准标记结构包括具有密集线或隔离空间的图案。
15.依照权利要求12-14中任一个的方法，其中所述第一和第二校准标记结构彼此紧密地靠近，以使所述第一和第二校准标记结构之间的距离与所述第一和第二校准标记结构的尺寸具有相同的量级。
16.依照前述任一权利要求的方法，其中在校准标记结构组内的至少一个校准结构与所述标记结构具有大体可比的形状。
17.依照前述任一权利要求的方法，其中所述校准数据和测量数据包括光谱数据。
18.依照前述任一权利要求的方法，其中所述方法与光刻装置和导轨中的至少一个有关。
19.依照权利要求18的方法，其中所述至少一个工艺参数选自于下组，该组包括焦距、曝光剂量、重叠误差、与剂量有关的导轨参数、划线板上线宽的变化、划线板与划线板的变异、投射镜头的象差、投射镜头的闪耀、以及照明划线板的光的角分布。
20.依照权利要求18或19的方法，其中所述光刻装置包括照明系统，配置用来提供辐射束；支撑结构，配置用来支撑构图结构，该构图结构用来给辐射束在横截面内赋予图案；基板台，配置用来安放基板；以及投射系统，配置用来将图案化的光束投射到基板的靶部上。
21.用依照前述任一权利要求的方法制造的半导体器件。
22.一种用于确定至少一个工艺参数的系统，该系统包括探测器，布置用来从设置在校准目标上的多个校准标记结构组中得到校准测量数据，所述的多个校准标记结构组中的每个都包括至少一个校准标记结构，不同校准标记结构组中的校准标记结构采用所述至少一个工艺参数的不同已知值来生成；处理器单元，存储一数学模型，该数学模型通过使用所述至少一个工艺参数的所述已知值并对所述校准测量数据应用回归技术而确定，所述数学模型包括若干个回归系数；所述处理器单元布置用来从设置在目标上的至少一个标记结构得到测量值，所述至少一个标记结构使用所述至少一个工艺参数的未知值来制作，并用来通过利用所述数学模型的所述回归系数，从所述得到的测量数据中为所述目标确定所述至少一个工艺参数的未知值。
23.依照权利要求22的系统，其中所述探测器是光探测器。
24.依照权利要求23的系统，其中所述光探测器是散射计。
25.依照权利要求22-24中任一个的系统，其中数学模型使用的回归技术选自下组，该组包括主分量回归、非线性主分量回归、局部最小二乘法模型化以及非线性局部最小二乘法模型化。
26.依照权利要求22-25中任一个的系统，其中所述目标是基板。
27.依照权利要求26的系统，其中所述基板包括由测试晶片和产品晶片构成的组中的一个。
28.依照权利要求26或27的系统，其中所述至少一个标记结构定位在所述基板上，位于由芯片面积和刻线构成的组中的一个内。
29.依照权利要求28的系统，其中所述至少一个标记结构是位于芯片面积内的器件图案的一部分。
30.依照权利要求22-29中任一个的系统，其中所述至少一个标记结构包括衍射光栅。
31.依照权利要求22-30中任一个的系统，其中所述处理器单元布置用来在利用所述回归系数之前对得到的测量数据进行预处理。
32.依照权利要求31的系统，其中所述预处理包括对所述数据实施下组中至少一个的数学操作，该组包括减去平均值、除以标准差、选择光学参数以及加权光学参数；其中所述光学参数包括下组参数中的至少一个，该组包括波长、角度和偏振态。
33.依照权利要求22-32中任一个的系统，其中所述多个校准标记结构组的每个都包括至少第一校准标记结构和不同的第二校准标记结构。
34.依照权利要求33的系统，其中所述第一校准标记结构包括若干个未构图层，所述第二校准标记结构包括相同的未构图层，但在其之上设置有图案。
35.依照权利要求33或34的系统，其中所述第一校准标记结构包括具有隔离线的图案，所述第二标记结构包括具有密集线或隔离空间的图案。
36.依照权利要求33-35中任一个的系统，其中所述第一和第二校准标记结构彼此紧密地靠近，以使所述第一和第二校准标记结构之间的距离与所述第一和第二校准标记结构的尺寸具有相同的量级。
37.依照权利要求22-36中任一个的系统，其中在校准标记结构组内的至少一个校准结构与所述标记结构具有大体可比的形状。
38.依照权利要求22-37中任一个的系统，其中所述校准数据和测量数据包括光谱数据。
39.依照权利要求22-38中任一个的系统，其中所述系统包括光刻装置和导轨中的至少一个。
40.依照权利要求39的系统，其中所述至少一个工艺参数选自于下组，该组包括焦距、曝光剂量、重叠误差、与剂量有关的导轨参数、划线板上线宽的变化、划线板与划线板的变异、投射镜头的象差、投射镜头的闪耀、以及照明划线板的光的角分布。
41.依照权利要求39或40的系统，包括照明系统，配置用来提供辐射束；支撑结构，配置用来支撑构图结构，该构图结构用来给辐射束在横截面内赋予图案；基板台，配置用来安放基板；以及投射系统，配置用来将图案化的光束投射到基板的靶部上。
42.用依照权利要求22-41中任一个的系统制造的半导体器件。
全文摘要
一种依照一个实施方案的方法，包括用光探测装置从设置在校准基板上的多个标记结构组中得到校准测量数据。每个标记结构组包括使用工艺参数的不同已知值生成的至少一个校准标记结构。这种方法包括用光探测装置从设置在基板上、并用工艺参数的未知值加以曝光的至少一个标记结构中得到测量数据；以及通过利用在基于工艺参数的已知值和校准测量数据的模型中的回归系数，从得到的测量数据确定工艺参数的所述未知值。
文档编号G03F7/20GK1947062SQ200580012771
公开日2007年4月11日 申请日期2005年2月22日 优先权日2004年2月23日
发明者H·A·J·克拉默, H·凡德拉恩, R·H·J·卡帕杰, A·G·M·基尔斯 申请人:Asml荷兰有限公司